覃錦芳 王大云

隨著課改的深入推進(jìn)，一線教師有更多機(jī)會觀摩各種各樣優(yōu)質(zhì)的比賽課、研究課、示范課，這些集中了教研組全體教師智慧，甚至經(jīng)過了市內(nèi)名師精心指導(dǎo)、反復(fù)打磨出來的精品課的確能夠讓人腦洞大開，但回歸日常教學(xué)，面對不同特質(zhì)的學(xué)生群體，普通教師很難通過模仿收到同樣的教學(xué)效果。日常物理課教學(xué)，即我們所謂的常態(tài)課承擔(dān)著落實(shí)每課教學(xué)目標(biāo)和培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的重要任務(wù)，需要我們集中力量認(rèn)真研究，努力做到平凡中見真理、常態(tài)中出精品。

物理是一門集觀察、實(shí)驗(yàn)、邏輯思維于一體的自然科學(xué)。我們心目中的初中物理常態(tài)課，不需要花樣百出、轟轟烈烈走過場，卻也不能簡單粗暴灌輸知識和技能，而應(yīng)化繁為簡、優(yōu)化設(shè)計(jì)，高度重視過程與方法，集中凝練三維目標(biāo)，既傳授學(xué)生基礎(chǔ)的物理知識與技能，也要讓學(xué)生在經(jīng)歷科學(xué)探究的過程中學(xué)會學(xué)習(xí)、學(xué)會思考、學(xué)會創(chuàng)新，全面提高學(xué)科素養(yǎng)。優(yōu)化設(shè)計(jì)可以從精心備課、設(shè)疑激趣、放手實(shí)踐、悉心誘導(dǎo)、拓展延伸等方面認(rèn)真推敲，比如：精心備課時深入鉆研《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》（以下簡稱課標(biāo)）、課本、教參，精心研究學(xué)情，著眼于每一個學(xué)生的長遠(yuǎn)發(fā)展做好課堂教學(xué)內(nèi)容的分層設(shè)計(jì)；實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)時，認(rèn)真研究實(shí)驗(yàn)的目的、器材、操作步驟、注意事項(xiàng)、表格設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)記錄和分析、結(jié)論生成、故障處理等教學(xué)細(xì)節(jié)，確保實(shí)驗(yàn)核心環(huán)節(jié)的規(guī)范性與可靠性；課堂導(dǎo)入視教學(xué)內(nèi)容需要采用復(fù)習(xí)引入、實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入、魔術(shù)表演、故事開篇、開門見山等不同方式，在開課環(huán)節(jié)便能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情及動手探究的欲望。優(yōu)質(zhì)的課堂實(shí)踐要求教師具備嚴(yán)謹(jǐn)、有趣的課堂語言，巧妙、精辟的教學(xué)引導(dǎo)，簡捷、有效的課堂板書，不可或缺的課堂駕馭能力等，而所有這一切，都必須建立在尊重學(xué)生學(xué)習(xí)主體地位這個基礎(chǔ)之上，教師所有的導(dǎo)和引，都是為了發(fā)動學(xué)生動手實(shí)踐操作，讓學(xué)生在實(shí)踐操作的基礎(chǔ)上經(jīng)歷知識生成的過程，“發(fā)現(xiàn)”物理規(guī)律，培養(yǎng)物理核心素養(yǎng)。下面筆者以人教版教材九年級物理第十七章第三節(jié)《電阻的測量》為例，介紹初中物理常態(tài)課優(yōu)化設(shè)計(jì)的操作策略。

一、立足教材、著眼學(xué)情，在精心備課中厘清整體教學(xué)思路

《電阻的測量》是電學(xué)的重要內(nèi)容之一，主要包括“伏安法測定值電阻”和“伏安法測燈泡電阻”兩個內(nèi)容。此外，教師還可以將“安阻法、伏阻法測定值電阻”作為本課的拓展延伸內(nèi)容。從知識點(diǎn)來看，《電阻的測量》是對歐姆定律的具體應(yīng)用，用以加深學(xué)生對電阻概念和歐姆定律的理解，為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)測量小燈泡電功率打基礎(chǔ)。從能力上看，用伏安法測電阻是初中電學(xué)領(lǐng)域的一個綜合性實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生應(yīng)用歐姆定律的變形公式自主設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)電路圖進(jìn)行伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)探究，有利于培養(yǎng)和提高學(xué)生的綜合思考和動手操作能力，使學(xué)生更加熟練地掌握電路連接的方法與規(guī)范。此時學(xué)生已經(jīng)熟悉了電壓表、電流表、滑動變阻器等基礎(chǔ)電學(xué)儀器的使用方法，并且已經(jīng)進(jìn)行過多次規(guī)律性實(shí)驗(yàn)探究，比如“串、并聯(lián)電路電流、電壓的規(guī)律”“電流與電壓、電阻的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)探究等，對實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)電路、實(shí)驗(yàn)步驟比較熟悉，具備了一定的實(shí)驗(yàn)探究能力，所以本課的學(xué)習(xí)重點(diǎn)是根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理自行設(shè)計(jì)電路圖，學(xué)會通過滑動變阻器改變待測電阻兩端的電壓實(shí)現(xiàn)多次測量，從而學(xué)會伏安法測電阻。本課的難點(diǎn)有二：一是通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，總結(jié)出燈泡電阻與定值電阻的不同；二是利用安阻法、伏阻法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，加深對歐姆定律應(yīng)用的理解?；谝陨辖滩暮蛯W(xué)情分析，本課的優(yōu)化設(shè)計(jì)需準(zhǔn)確把握“伏安法測定值電阻→伏安法測燈泡電阻→安阻法、伏阻法測電阻”的教學(xué)思路，展開循序漸進(jìn)、由淺入深的課堂教學(xué)。

二、以學(xué)定教、循序漸進(jìn)，由淺入深展開課堂教學(xué)

（一）設(shè)疑激趣，引導(dǎo)學(xué)生放手實(shí)踐

課標(biāo)指出：“義務(wù)教育物理課程是一門注重實(shí)驗(yàn)的自然科學(xué)基礎(chǔ)課程。此階段的物理課程應(yīng)注意讓學(xué)生經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)知識和科學(xué)探究方法，提高分析問題和解決問題的能力?！睘榱嗽诔B(tài)課中落實(shí)以上物理教學(xué)目標(biāo)，我們倡導(dǎo)引導(dǎo)式教學(xué)和探究式教學(xué)，通過激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動機(jī)把課堂主動權(quán)還給學(xué)生，通過分解重點(diǎn)、分化難點(diǎn)等教學(xué)手段引導(dǎo)學(xué)生積極思考、動手實(shí)踐，不斷提高分析問題和解決問題能力。

在本課中，教師通過創(chuàng)設(shè)情境、問題導(dǎo)入來誘發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)：同學(xué)們的桌面上都有一個標(biāo)識模糊的定值電阻，請問你有什么辦法測量出該定值電阻的阻值大小嗎？具體需要哪些實(shí)驗(yàn)器材？此時學(xué)生很容易聯(lián)想到用電壓表測電壓、電流表測電流，再用歐姆定律的變形公式R = [UI]間接“測”出導(dǎo)體的電阻的解決辦法，而這個過程中勢必要用到電池組、導(dǎo)線、開關(guān)、定值電阻、電壓表、電流表等實(shí)驗(yàn)器材。然后教師繼續(xù)設(shè)疑激趣，分步引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖（如圖1所示）。

師：如何減少實(shí)驗(yàn)誤差，如何實(shí)現(xiàn)多次測量？

生：可以采用改變電池組的節(jié)數(shù)、增加用電器個數(shù)的辦法，也可以串聯(lián)一個滑動變阻器實(shí)現(xiàn)電路中的電流改變，從而實(shí)現(xiàn)多次測量。

師：哪一種方法更加方便快捷？請同學(xué)們完善實(shí)驗(yàn)電路圖。

生：通過串聯(lián)一個滑動變阻器（如圖2），更容易實(shí)現(xiàn)電流的改變，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多次測量，最后再通過求平均值得出定值電阻的阻值大小。在這個過程中，需要細(xì)化實(shí)驗(yàn)表格設(shè)計(jì)，如表1所示。

接下來便是放手給學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)探究了，此時教師的角色只能是學(xué)習(xí)的輔助者、引導(dǎo)者、促進(jìn)者，而無需過多干預(yù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作。在之后讓學(xué)生組間互審互評實(shí)驗(yàn)操作過程時，教師須引導(dǎo)學(xué)生重點(diǎn)關(guān)注以下內(nèi)容：（1）連接電路時，各接線柱是否已經(jīng)擰緊，開關(guān)是否處于斷開狀態(tài)；（2）完成接線以后、開關(guān)閉合以前，滑動變阻器的滑片是否處于最大阻值位置；（3）電流表、電壓表是否連接正確，正、負(fù)接線柱是否接反，有沒有通過試觸法選擇合適的量程；（4）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是否記錄準(zhǔn)確。學(xué)生分組完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集和記錄之后，教師引導(dǎo)學(xué)生分析三組實(shí)驗(yàn)的電阻阻值，發(fā)現(xiàn)阻值變化不大，為了減少實(shí)驗(yàn)誤差，可以通過求平均值得出該定值電阻的阻值大小。

由于伏安法測定值電阻是一個很基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生一般在15—20分鐘內(nèi)都可以順利完成這個實(shí)驗(yàn)探究過程并得出正確結(jié)論。為使課堂更為高效，教師可在此時引導(dǎo)學(xué)生去完成課本上的“想想做做”，直接將實(shí)驗(yàn)中的定值電阻換成小燈泡（如圖3）再次實(shí)驗(yàn)，采集測量小燈泡電阻的三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析。

（二）求同找異，引導(dǎo)學(xué)生提升能力

學(xué)生自主分析處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，參照伏安法測定值電阻的實(shí)驗(yàn)，順利完成實(shí)驗(yàn)探究過程并得出對應(yīng)的三組小燈泡的電阻阻值，然后“習(xí)慣性”地運(yùn)用平均值求解，得出小燈泡的“準(zhǔn)確阻值”。此時便需要教師的針對性介入了，重點(diǎn)是引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注兩次實(shí)驗(yàn)的異同點(diǎn)、求同找異，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突和思維碰撞，激發(fā)其更加強(qiáng)烈的求知欲望，從而有效分解知識難度。

師：請同學(xué)們仔細(xì)觀察這三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，比較每次計(jì)算出來的小燈泡電阻的大小。請問小燈泡電阻值的大小有什么變化規(guī)律嗎？還能通過求平均值得出它的電阻大小嗎？

生：通過分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)我們發(fā)現(xiàn)，接入的電壓越大，小燈泡的阻值也越大，而且?guī)捉M數(shù)據(jù)相差很大，看來是不能通過求平均值得出小燈泡的阻值大小了。

師：在之前的學(xué)習(xí)中，我們知道影響電阻大小的因素有材料、長度、橫截面積和溫度，而電壓和電流并不能影響電阻的大小。但是在這里我們卻發(fā)現(xiàn)，電壓越大，小燈泡的阻值越大，這是為什么呢？

生：因?yàn)闊襞莸臒艚z是用鎢絲做成的，在燈絲的材料、長度、橫截面積等因素不變的情況下，電壓越大，燈絲的溫度就越高；而燈絲溫度越高，燈絲的阻值越大。

在老師的引導(dǎo)下，學(xué)生結(jié)合比較法和控制變量法，順利突破了學(xué)習(xí)難點(diǎn)，得出正確結(jié)論：燈絲的電阻隨溫度的增大而增大，所以不能求平均值，實(shí)驗(yàn)表格設(shè)計(jì)應(yīng)該如表2所示。此時教師可進(jìn)一步解釋說明如下常識：定值電阻的材料受溫度影響很小，所以阻值變化也很小，通?？梢院雎圆挥?jì)，因此可以通過求平均值得出定值電阻的阻值。最后教師告訴學(xué)生：多次實(shí)驗(yàn)的目的主要有兩種，一是求平均值以減少實(shí)驗(yàn)誤差，比如測定值電阻的阻值；二是尋找實(shí)驗(yàn)的普遍規(guī)律，比如測小燈泡的電阻。

經(jīng)歷了前后兩次伏安法測電阻實(shí)驗(yàn)，學(xué)生已經(jīng)能夠發(fā)現(xiàn)測量定值電阻和測量小燈泡電阻兩次實(shí)驗(yàn)中的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，并在比較中發(fā)現(xiàn)了溫度對電阻的影響，進(jìn)而加深了對電阻和歐姆定律的理解。這也在另一個方面潛移默化地培養(yǎng)了學(xué)生勤于思考、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、團(tuán)結(jié)協(xié)作、實(shí)事求是的學(xué)風(fēng)，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成問題研究的科學(xué)態(tài)度，建設(shè)和發(fā)展學(xué)生的批判性思維。

（三）緊扣中考拓展延伸，創(chuàng)新學(xué)生思維方式

《電阻的測量》這個課題的內(nèi)容，一直備受中考命題者青睞，與之相關(guān)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)常常以中考實(shí)驗(yàn)壓軸題的形式出現(xiàn)，因此，該課題教學(xué)對學(xué)生的知識儲備、創(chuàng)新意識、解決問題能力等方面都有較高要求。為了開闊學(xué)生視野，激發(fā)學(xué)生深入探究該課題內(nèi)容的興趣，實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識與能力的全面鞏固和提升，教師可“乘勝追擊”拓展延伸，引導(dǎo)學(xué)生思考下面這個問題：如果在測量定值電阻實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)發(fā)現(xiàn)電流表壞了無法繼續(xù)使用，那么請問，該同學(xué)應(yīng)該如何用一個電壓表繼續(xù)進(jìn)行電阻的測量呢？

接到這個問題，很多學(xué)生最初的反應(yīng)是“這是不可能實(shí)現(xiàn)的事情”，但是顯然，該問題已經(jīng)在學(xué)生的腦海里引發(fā)了新的認(rèn)知沖突和挑戰(zhàn)困難的勇氣，只是，他們還需要教師的些許點(diǎn)撥。

師：既然電流表壞了，無法直接測量電流大小，那么，根據(jù)歐姆定律，能否間接求出電流的大小呢？

生：根據(jù)I =[UR]，可以求出電流大小?？墒嵌ㄖ惦娮璧淖柚滴粗秩绾芜M(jìn)行求解呢？

師：請同學(xué)們仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)電路圖，除了定值電阻，還有其他的用電器嗎？

生：電路中還有滑動變阻器。

師：滑動變阻器和定值電阻是如何連接的？你們發(fā)現(xiàn)其中的奧妙了嗎？

生：滑動變阻器與定制電阻串聯(lián)，所以它們的電流相等。因此，只要求出變阻器的電流，那么它就是定值電阻的電流！

師：分析得非常棒！那么，我們現(xiàn)在就要想辦法求出變阻器的電流。我們知道，電壓表可以測量出滑動變阻器的電壓，那么變阻器的電阻……怎么可以知道呢？

生：滑動變阻器標(biāo)簽上標(biāo)有最大阻值，比如“20Ω”，所以可以將滑片移到最大阻值處，測出此時變阻器的電壓，就可以通過公式I =[UR]間接得出電路中電流的大小，也就是待測定值電阻的電流。

生：然后再用電壓表測出待測定值電阻的電壓，利用歐姆定律的變式R =[UI]，即可求出定值電阻的阻值。

師：但這樣操作，一個電壓表要分別測定值電阻和滑動變阻器的電壓，就要重新拆、接電路，若在實(shí)驗(yàn)測量中不允許再拆接電路，又該怎么做呢？

生：不用測兩次電壓！在電路中將定值電阻和滑動變阻器串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律，只需測量滑動變阻器的電壓，用電源電壓減去滑動變阻器的電壓就是定值電阻的電壓；或者只需測量定值電阻的電壓，用總電壓減去定值電阻的電壓就是滑動變阻器的電壓。

師：那怎么知道電源電壓呢？請注意實(shí)驗(yàn)測量中“不允許再拆接”電路的要求！

生：還是要測兩次電壓值……

學(xué)生思維遇阻，針對要測兩次電壓值但電路接好后又不能再拆接這個兩難的問題，教師安排學(xué)生進(jìn)行小組討論，先在稿紙上嘗試設(shè)計(jì)新的電路圖并進(jìn)行相關(guān)演算。

生：可以將電壓表接在定值電阻上。先將滑動變阻器的滑片調(diào)至最小值即電阻0Ω，此時電路中就有一個定值電阻，它兩端的電壓就是電源電壓；再將滑動變阻器的滑片調(diào)至最大值，此時定值電阻與滑動變阻器串聯(lián)，定值電阻的電壓就是部分電壓。這樣就遵守了測兩次電壓值又不拆接電路的實(shí)驗(yàn)要求。

師：非常棒！所以，只要認(rèn)真思考，努力嘗試，就沒有解決不了的難題。

有了思路，“只用一個電壓表如何測量電阻”（伏阻法）的實(shí)驗(yàn)步驟便不難落實(shí)了，具體如下：第一步，按照圖4所示實(shí)驗(yàn)電路圖連接好電路；第二步，開關(guān)閉合前，先將滑片移到最大阻值位置，讀出此時變阻器的阻值為最大阻值R 0；第三步，閉合開關(guān)，讀出此時定值電阻兩端的電壓讀數(shù)U 1；第四步，將滑片移到最小阻值處（0Ω），讀出此時電壓表讀數(shù)U 2；第五步，數(shù)據(jù)處理，用“[RX=UXIX=][U1R0U2-U1]”計(jì)算出定值電阻的阻值。

只用單個電壓表測未知電阻阻值的題型是初中生普遍難以把握的題型之一，因此在常態(tài)課教學(xué)中需要教師給予循序漸進(jìn)的引導(dǎo)和“變通實(shí)驗(yàn)”的考驗(yàn)，鼓勵學(xué)生克服畏難心理、培養(yǎng)探究勇氣、發(fā)展實(shí)驗(yàn)探究能力，進(jìn)而高品質(zhì)地把握物理規(guī)律。

（四）變式訓(xùn)練，鞏固新知，訓(xùn)練學(xué)生舉一反三的能力

為了鞏固提高課堂學(xué)習(xí)效果，教師可在課后布置一道單個電表測未知電阻的變式練習(xí)，讓學(xué)生模仿、思考進(jìn)而熟練類似問題的解題思路和方法。

【課外作業(yè)】

器材：電源（未知電壓，但電壓恒定不變）、滑動變阻器（已知最大阻值為R 0）、電流表、開關(guān)S、未知電阻RX各一個，導(dǎo)線若干。求R X的阻值。要求：（1）畫出實(shí)驗(yàn)電路圖（在實(shí)驗(yàn)中不允許拆接電路）；（2）寫出主要的實(shí)驗(yàn)步驟；（3）求R X值的表達(dá)式。（可以用二種方法求解）

課堂教學(xué)的重要作用，在于對學(xué)生進(jìn)行有效的思維訓(xùn)練以促進(jìn)其學(xué)科思維的發(fā)展。本課問題靈活多變，且有多種解題方法，對學(xué)生的邏輯思維能力要求較高。教師注意引導(dǎo)學(xué)生在課堂討論的基礎(chǔ)上共同找出解決方案，獲得成功體驗(yàn)；在每一個學(xué)生都了解了解題方法和思路后，教師再給出不同的變式，鞏固和強(qiáng)化課堂教學(xué)效果，使學(xué)生的科學(xué)思維得到進(jìn)一步的發(fā)展。

（責(zé)編 白聰敏）